commit to user
II - 7
Menurut Taylor, 1996 kecepatan berjalan diklasifikasikan menjadi 3 jenis yaitu lambat, normal dan cepat dengan masing-masing kecepatan secara
berurutan sebesar 4,4 kmjam, 5,1kmjam dan 5,5 kmjam.
2.3 HUMAN LOCOMOTION
Locomotion
atau daya penggerak merupakan karakteristik dari manusia, adalah proses dimana manusia itu bergerak sendiri dari satu posisi geografis ke
posisi yang lain.
Locomotion
termasuk mulai, berhenti, perubahan kecepatan, perubahan arah, dan modifikasi untuk perubahan di lereng. Kejadian-kejadian ini,
bagaimanapun, adalah kegiatan sementara yang ditumpangkan pada suatu pola dasar. Dalam berjalan dan berlari manusia, pola ini dapat didefinisikan sebagai
perpindahan berirama bagian tubuh yang menjaga manusia berjalan maju secara konstan Rose, 2006.
2.3.1 Human Locomotion
Jika berjalan adalah kegiatan belajar, tidak mengherankan bahwa tiap masing-masing individu menampilkan keunikan pribadi tertentu pada pola dasar
gerak bipedal. antropolog fisik telah mempelajari perbedaan antara ras dan mengukur variasi di bagian rangka. Ahli anatomi menyadari adanya variasi
individu. Semua dari kita menyadari bahwa tiap orang mempunyai cara berjalan yang berbeda, seseorang dapat mengenali seorang kenalan dengan sikapnya
berjalan bahkan ketika dilihat dari kejauhan. Orang-orang mengubah cara mereka berjalan ketika memakai sepatu dengan tumit tinggi yang berbeda. Seseorang
berjalan berbeda bila gembira daripada saat mental tertekan Rose, 2006. Berjalan merupakan suatu rangkaian dari
gait cycle
, dimana satu
gait cycle
dikenal dengan sebutan langkah
stride
.
Stride length
merupakan jarak linear antara
point
saat telapak kaki dari salah satu kaki menapak dengan
point
selanjutnya saat telapak kaki yang sama menapak pada lantai.
Step length
adalah jarak linear antara
point
saat salah satu kaki menapak dengan saat kaki yang lain menapak pada lantai.
Jacquelin Perry 1992 mendifinisikan
single gait cycle
sebagai suatu periode dimana salah satu kaki mengenai landasan
ground
, mengayun, dan kaki
commit to user
II - 8
tersebut kembali mengenai landasan. Gambar 2.7 menunjukkan pembagian
gait cycle
.
Gait cycle
terdiri dari 2 periode yaitu periode berdiri
stance
dimana anggota badan kaki mengenai landasan, dan periode mengayun
swing
dimana anggota badan tidak mengenai landasan.
Gait cycle
dibagi delapan fase yang memiliki tiga tugas fungsional anggota tubuh diantaranya,
weight acceptance
WA,
single limb support
SLS, dan
limb advancement
LA.
Gambar 2.8 Siklus pola jalan gait cycle
Sumber: Vaughan, 1999
Weight acceptance
merupakan tugas fungsional anggota badan dalam menerima beban badan keseluruhan pada saat berjalan, melakukan penyerapan
goncangan saat berjalan dari gaya jatuh bebas tubuh, stabilisasi awal dalam periode berdiri dan memelihara momentum
forward progression
. Tugas tersebut terdiri dari 2 fase pada
gait cycle
yaitu
initial contact heel strike
HS dan
loading respons
foot flat
FF. Periode berdiri diikuti dengan pendukung anggota tubuh tunggal
single limb support
SLS terdiri dari fase
mid-stance
, dan fase
terminal stance
. Selama melakukan tugas
weight acceptance
, anggota badan berdiri dengan tanggung-jawab untuk menahan berat tubuh sementara anggota tubuh lainnya
berada pada periode mengayun. Tugas fungsional ketiga yaitu
limb advancement
LA, dimana terdapat empat fase yang berperan diantaranya,
terminal stance, pre-swing
,
initial swing
,
mid-swing
, dan
terminal swing
. LA dimulai pada akhir periode berdiri, dimana selama fase tersebut anggota badan melakukan
commit to user
II - 9
advancement
untuk mempersiapkan fase berikutnya. Fase
pre-swing
melakukan sekaligus dua tugas yaitu tugas fungsional
single limb support
dan
limb advancement
Perry, 1992.
2.3.2 Fase Gait Cycle
Berkaitan dengan waktu,
gait cycle
pada setiap fase memiliki persentase waktu tertentu. Christopher L Vaughan 1999 menganalogikan siklus cara orang
berjalan dengan gerak putar roda. Dengan menggambar siklus pola gerakan roda tersebut, maka titik awal roda akan berputar berulan-ulang, langkah demi langkah.
Dalam persentase waktu
gait cycle
, 60 dilakukan pada periode berdiri
stance
dan 40 pada periode berayun
swing
.
Gambar 2.9 Diagram waktu gait
Sumber: Whittle, 2007
commit to user
II - 10 Gambar 2.10 Persentase gait cycle
Sumber: Whittle, 2007
Berikut ini adalah masing-masing fase
gait cycle
Whittle, 2007, yaitu :
1. Initial ContactHeel Strike HO.
Initial contact
adalah awal dari
loading respon
, yang merupakan periode pertama dari
stance phase
.
Initial contact
sering disebut “
heel strike
”, karena pada individu normal sering kali ada dampak berbeda antara tumit dan tanah, yang
dikenal sebagai “
heelstrike transient
”. Nama lain untuk kejadian ini adalah “
heel contact
, “
footstrike
” atau “
foot contact
”.
Gambar 2.11 Gerakan kaki pada fase initial contact
Sumber: Whittle, 2007
Bagian
trunk berada
sekitar setengah panjang langkah di belakang kaki depan. Pada posisi
initial contact
bagian
trunk
berputar, bahu kiri dan sisi kanan
pelvis
bergerak menjauh ke sisi depan meninggalkan lengan kiri yang berayun ke
commit to user
II - 11
belakang.
Fleksi
maksimum pinggul umumnya sekitar 30° tercapai sekitar pertengahan fase ayunan dan berubah sedikit sampai
initial contact
. Lutut agak lurus sesaat sebelum terjadi
initial contact
kemudian fleksi setelah terjadi
initial contact.
Jumlah ayunan lengan bervariasi pada setiap orang dan meningkat seiring bertambahnya kecepatan berjalan. Ketika posisi
initial contact
Murray 1967 menemukan rata-rata siku
flexion
sebesar 8° dan bahu
flexion
sebesar 45°. Bagian
ankle
menuju posisi netral atau datar.
2. Loading Respons Foot Flat.
Fase
loading respons
adalah periode
double support
antara fase
initial contact
dan fase
mid- stance.
Fase
loading respons
terjadi pada persentase waktu sekitar 7 dari
gait cycle.
Bagian atas tubuh selama
loading respons
,
trunk
berada pada posisi terbawahnya sekitar 20 mm di bawah posisi normal, seperti
ditunjukkan pada gambar 2.11.
Gambar 2.12 Gerakan kaki fase loading respons
Sumber: Whittle, 2007
Saat fase
loading respons,
bagian
arms
bergerak secara maksimal ke posisi depan dan belakang, sedangkan bagian
hip
memanjang akibat kontraksi otot ekstensor sejauh 25°
.
Lutut kaki kiri warna terang mulai flexi menuju puncak flexi
stance phase
dan posisi
ankle
kaki kanan warna gelap mendekati datar penuh.
commit to user
II - 12 3. Mid-stance.
Fase
mid-stance
adalah akhir dari periode
double support
dan awal dari periode
single support.
Fase
mid-stance
terjadi pada periode persentase waktu
gait cycle
pada 7-32 dan mewakili 18 dari
gait cycle
.
Hip
mengalami fleksi sebesar 25. Bersamaan pada fase ini, terjadi perpindahan berat oleh kaki pada
periode
stance
kaki kanan, warna
gelap
, sedangkan kaki lainnya kaki kiri, warna terang berada fase
mid-swing
lihat gambar 2.13.
Gambar 2.13 Gerakan kaki fase mid-stance
Sumber: Whittle, 2007
Pada posisi
mid-stance,
energi kinetik berubah menjadi energi potensial.
Trunk
naik ke posisi tertinggi sekitar 20 mm di atas level rata-rata dan perputaran
trunk
sudah tidak ada. Gerakan sisi ke sisi
trunk
mencapai puncaknya pada posisi
mid-stance
dan berubah posisi sekitar 20 mm dari posisi tengah. Seperti kaki, lengan melewati satu sama lain selama
mid-stance
karena mengikuti masing- masing kaki yang berbeda.
4. Terminal Stance Heel Off.
Fase
terminal stance
disebut juga
opposite initial contact
karena posisi kaki kanan dan kiri berlawanan dengan posisi
initial contact.
Fase
terminal stance
terjadi pada periode 50 dari waktu
gait cycle
, seperti diperlihatkan oleh gambar 2.14. Berat badan dipindahkan dan bertumpu ke bagian bawah kaki depan
toe
.
commit to user
II - 13 Gambar 2.14 Gerakan kaki pada fase terminal stance
Sumber: Whittle, 2007
Saat tubuh bergerak ke depan, beban tubuh berpindah dari bagian tumit ke bagian jari kaki. Saat fase ini, bagian
heel
meninggi yang diikuti kenaikan
knee flexion
0°-40° dan
hip extension
20°-0°
.
Kenaikan bagian
heel
menyebabkan
trunk
bergerak turun dari posisi tertingginya.
Ankle
dalam posisi peralihan dari
dorsi flexion
sebesar 10° lalu bergerak 20°
plantar flexion
. Posisi tubuh mulai jatuh ke depan dengan salah satu kaki berayun untuk mencapai tanah. Dalam posisi ini
berat tubuh mulai berpindah dari belakang menuju
left leg.
5. Pre-Swing Toe-Off.
Fase
pre-swing
dimulai dengan fase
initial contact heel strike
oleh kaki kiri warna terang, dan kaki kanan warna gelap berada posisi meninggalkan
landasan untuk melakukan periode mengayun
toe-off
, seperti ditunjukkan oleh gambar 2.15. Periode waktu
pre-swing
terjadi pada persentase waktu
gait cycle
50-57, dan mulai terjadi pelepasan berat tubuh oleh kaki yang bersangkutan.
Gambar 2.15 Gerakan kaki pada fase pre-swing
Sumber: Whittle, 2007
Posisi ini menyebakan terjadi rotasi yang extreme pada tubuh bagian atas, dimana bagian
trunk
,
arms
, dan
trunk
berotasi dari titik normalnya. Dalam posisi
commit to user
II - 14
ini, bagian
hip
tetap dalam kondisi
flexion
sedangkan
knee flexion
bergerak menurun dari sudut elevasi sebesar 40° hingga 0°.
Ankle
berada dalam puncak
plantar flexion
dimana membentuk sudut sebesar 25°.
6. Initial Swing Acceleration.
Fase
swing
merupakan fase dimana kaki tidak berada di landasan atau pada posisi berayun. Fase
swing
terdiri dari tiga fase yaitu:
Initial swing
,
mid- swing
, dan
terminal swing
. Fase keenam merupakan fase
initial swing
, dimana kaki mulai melakukan ayunan, persentase
initial swing
adalah 60-73 dari periode waktu
gait cycle
. Fase
initial swing
dimulai pada saat telapak kaki kanan warna gelap mulai diangkat dari posisi landasan
toe off
, sedangkan kaki kiri warna terang berada pada posisi
mid-stance,
seperti ditunjukkan oleh gambar 2.16 Perry, 1992.
Gambar 2.16 Gerakan kaki fase pada initial swing
Sumber: Perry, 1992
7. Mid-Swing.
Fase kedua dari periode
swing
adalah fase
mid-swing
yang ditunjukkan pada gambar 2.17. Fase
mid-swing
yang dimulai dengan ayunan kaki kanan dan
dilanjutkan sampai kaki kanan warna gelap mengayun maju berada di depan anggota badan sebelum mengenai landasan dan kaki kiri lurus
hip
dan
knee
sejajar. Fase
mid-swing
terjadi pada periode waktu
gait cycle
73-87, dimana kaki kiri warna terang berada pada fase
mid-stance
Perry, Jacquelin, 1992.
commit to user
II - 15 Gambar 2.17 Gerakan kaki pada fase mid-swing
Sumber: Perry, 1992
8. Terminal Swing Decceleration.
Fase
terminal swing
merupakan akhir dari
gait cycle
, terjadi pada periode waktu
gait cycle
87-100. Fase ini berfungsi untuk perlambatan
limb
dan persiapan perpindahan berat. Fase
terminal swing
dimulai pada saat akhir dari fase
mid-swing
, dimana tungkai kaki mengalami perpanjangan maksimum dan berhenti pada saat
heel
telapak kaki kanan warna gelap mulai mengenai landasan. Pada periode ini, posisi kaki kanan warna gelap berada kembali berada
depan anggota badan, seperti pada posisi awal
gait cycle
, seperti ditunjukkan oleh gambar 2.18.
Gambar 2.18 Gerakan kaki pada fase terminal swing
Sumber: Whittle, 2007
commit to user
II - 16 2.4
ANALISIS GERAK BIOMEKANIKA
Menurut Michael W. Whittle 2007 biomekanika adalah disiplin ilmu yang mempelajari sistem biologi, seperti tubuh manusia, dengan metode teknik
mesin. Bagian terpenting pada gerakan berjalan dari pengguna
prosthetic
adalah keseimbangan beban tubuh
amputee
. Sehingga
prosthetic
yang baik harus mampu memberikan keseimbangan beban. Gerakan berjalan pada orang normal,
memperlihatkan bagaimana kedua kaki saling menyeimbangkan beban tubuh dalam pergerakan berpindah. Pada saat berjalan dan kaki menyentuh lantai, beban
tubuh yang dihasilkan dari efek tekanan gravitasi bumi akan menimbulkan gaya reaksi ke atas. Pada
amputee
, pemindahan gaya pada
prosthetic
dan kaki yang lain dikatakan baik apabila selama proses berjalan pengguna
prosthetic
melangkah secara normal yaitu tidak terjadi gap dengan kaki yang sehat Wibowo, 2009.
2.5 ANTHROPOMETRI DATA BIOMEKANIKA
